麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2020年第5期

• 灌浆期高温与干旱对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达的影响

  卢红芳,石向军,胡阳阳,王晨阳,王家瑞,刘卫星,马耕,康娟

  灌浆期高温与干旱是影响小麦籽粒淀粉合成与积累的重要因素。为探讨灌浆期高温、干旱及其复合胁迫对小麦籽粒淀粉合成及积累的影响机理，以郑麦366为试验材料，采用大田盆栽和人工气候室模拟高温相结合的方法，研究了灌浆期高温、干旱及其复合胁迫对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达特性及淀粉含量的影响。结果表明，灌浆期高温导致小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达高峰期提前，并不同程度抑制淀粉合成相关酶基因的表达；干旱胁迫不同程度提高了 AGPL1、 AGP1-a、 AGP1-b、GBSSI、SSI、SSIIc、SSIIIb、BEI、BEIIb、 ISA2、PHOH基因的表达量，降低其余被测基因表达量；高温和干旱复合胁迫与单因素胁迫对被测指标的影响不尽相同，表明两者对某些指标存在互作效应。高温与干旱均导致成熟期籽粒直链、支链和总淀粉含量下降。淀粉合成相关酶基因表达特性与淀粉积累密切相关。综上所述，高温与干旱改变了淀粉合成相关酶基因的表达，使淀粉积累受抑，导致小麦籽粒淀粉含量和产量下降。

• TaERFL1a转录因子在小麦籽粒淀粉合成中的功能研究

  高天，徐梦军，李鸽子，康国章

  乙烯响应转录因子（AP2/ERF）家族在植物逆境胁迫与物质合成中有重要功能，其成员TaERFL1a参与了小麦响应非生物胁迫过程，然而其在淀粉合成中的功能尚不清楚。本研究利用大麦条纹花叶病介导的基因沉默技术（barley stripe mosaic virus-virus induced gene-silencing,BSMV-VIGS），在田间条件下抑制 TaERFL1a基因在小麦籽粒中的表达，通过测定灌浆期间籽粒内该基因的表达量、成熟籽粒产量性状和淀粉性状，探究TaERFL1a在小麦籽粒淀粉合成中的功能。结果发现，在接种后23 d，接种BSMV-VIGS- TaERFL1a植株籽粒内 TaERFL1a基因表达水平降低了86.5%； TaERFL1a基因沉默植株成熟籽粒的粒长、粒宽、千粒重和淀粉含量分别降低了5.22%、12.70%、9.53%和5.43%； TaERFL1a基因沉默植株的籽粒淀粉粒排列疏松且数量减少。这些结果表明TaERFL1a转录因子在小麦灌浆期间的籽粒淀粉合成中发挥了重要作用。

• 小麦 TaGS-D1与 TaFlo2-A1等位变异对粒重的影响

  张芳,任毅，严勇亮，付婧璇，耿洪伟

  为探究小麦粒重基因型的等位变异情况，利用位于7DS和2AL染色体上粒重相关基因 TaGS-D1和 TaFlo2-A1共显性标记GS7D和TaFlo2-InDel8对298份国内外冬小麦品种（系）进行等位变异检验，分析了各等位变异及组合与千粒重的相关性和在不同小麦类型中的分布情况。结果表明，参试材料千粒重平均为37.65 g，且品种间的粒重遗传变异较大。携有 TaGS-D1a等位基因的小麦品种(系)的千粒重 (38.18 g)显著高于 TaGS-D1b(35.61 g)(P<0.01)；携有 TaFlo2-A1b等位基因的小麦品种(系)的千粒重(39.12 g)显著高于 TaFlo2-A1a(37.31 g)(P<0.01)。从两个基因位点形成的4种基因组合来看，具有高千粒重的 TaGS-D1a/TaFlo2-A1b基因型的千粒重均极显著高于其他基因型(P<0.01)。不同等位基因及基因型在各小麦类型中分布不同，其中 TaGS-D1a在西南冬麦区占比较大， TaFlo2-A1b在长江中下游冬麦区占比较大。 具有中间型千粒重的 TaGS-D1a/TaFlo2-A1a基因型在各小麦类型中分布频率最高，具有高千粒重的 TaGS-D1a/TaFlo2-A1b基因型仅在长江中下游冬麦区分布频率较高。

• 小麦-卵穗山羊草1Mg异附加系蛋白质品质形成解析

  羊阳，丁梦云，郭雷，李慧敏，李少鹏，仝靖洋，王中华，高欣

  为了突破小麦品质育种瓶颈，从小麦的近缘属种中挖掘优质蛋白亚基，并解析优质亚基的品质效应，本研究选取中国春（CS）及CS与卵穗山羊草1Mg异附加系（CS-1Mg）作为试验材料，研究其亚基组成、籽粒发育过程中的谷蛋白聚合体动态积累、面筋蛋白的微观结构与二级结构、面团的混揉特性等以解析异源染色体的加入对面团品质形成的影响。结果表明，与CS相比，CS-1Mg中出现了新型HMW-GS，使其在籽粒发育过程中UPP快速积累，面筋蛋白呈现出更好的二级结构分布，微观结构上蛋白质交织更紧密，流变学特性及混揉特性增强，品质显著提高。CS-1Mg所携带的新型HMW-GS可以作为优质基因源用于优质小麦育种，CS-1Mg可作为中间材料应用于小麦品质改良的生产实践中。

• 小麦纹枯病抗性QTL分析

  周淼平，姚金保，杨学明，张鹏，余桂红

  小麦纹枯病是世界性的小麦重要病害之一，培育和使用抗病品种是减轻纹枯病危害最经济和有效的手段。为了挖掘更多的小麦纹枯病抗性QTL用于小麦标记辅助育种，本研究构建了CI12633和扬麦158重组自交系群体，采用二代测序方法开发SNP分子标记，并对群体中的94个家系进行基因型分析，构建遗传连锁图；采用牙签接种和病麦粒接种的方法鉴定重组自交系群体纹枯病抗性，进而对小麦纹枯病抗性QTL进行定位。结果显示，构建的遗传连锁图包含3 355个分子标记，遗传距离为2 510.66 cM，共有31个连锁群，均能分配到相应的染色体；在5A（2）、6A、1B、2B、3B、4B、5B、6B（2）、7B、1D、2D（2）、4D和7D染色体共发现16个与小麦纹枯病抗性相关的QTL，单个QTL可解释9.0%~26.8%的表型变异；除了7B染色体的QTL来源于感病品种扬麦158，其余QTL均来自抗病品种CI12633；3B、7D和5A（Chr5A_564101963）染色体的QTL与已有报道一致，其余均为新发现的QTL。发现的QTL和紧密连锁分子标记为今后小麦抗纹枯病分子标记辅助育种以及抗纹枯病基因的克隆提供帮助。

• 小麦面粉及鲜面片色泽的影响因素

  王君婵，吴旭江，吴迪，李曼，江伟，刘大同，高德荣，张晓

  为明确小麦面粉及鲜面片色泽的影响因素，选取10个江苏沿淮及淮南地区大面积推广小麦品种进行2年3点种植，比较不同品种、不同地点和不同年份面粉及鲜面片色泽差异并分析其影响因素，探讨面粉及鲜面片色泽与品质性状间的相关性。结果表明，扬麦11、扬辐麦4号和宁麦14的面粉及鲜面片色泽较好，亮度高、黄度低。基因型是决定面粉白度、亮度（L*值）和黄度（b*值）的主要因素；环境因素亦影响面粉及鲜面片色泽。扬麦16、宁麦14和郑麦9023在不同年度及不同地点的色泽表现稳定。面粉与鲜面片放置24 h内的色泽间呈显著正相关；面粉白度与籽粒硬度和出粉率呈极显著负相关；面粉及鲜面片L*值与蛋白质含量、湿面筋含量、揉混仪参数和粉质仪参数呈显著或极显著负相关，与糊化特性参数呈显著或极显著正相关。综上所述，面粉色泽主要由基因型决定，鲜面片色泽与面粉色泽显著相关，二者与籽粒品质具有显著相关性。在小麦育种中，可通过面粉色泽指标筛选高白度及品质的品种。

• 冰草可溶性碳水化合物含量等重要品质性状的QTL定位

  李佳奇，于卓，于肖夏，张胜，杨东升，卢倩倩，吴国芳，牛亚青青

  冰草是小麦的重要优质基因源，为更好地利用冰草资源进行小麦育种，以四倍体杂交冰草F2群体的246个分离单株无性系及其亲本为材料，在课题组前期已构建的冰草高密度分子遗传连锁图谱上，利用区间作图法对两年一地环境条件下测定的冰草WSC、淀粉和粗纤维含量的QTL进行了定位分析。结果发现，在LOD ＞2.5的条件下，共检测到85个QTLs位点；在两年一地不同环境条件下均能检测到的稳定QTLs有11个，分布在冰草LG1、LG3、LG8、LG9、LG10和LG14连锁群上，遗传贡献率范围在10.1%～ 41.4%之间。贡献率 ＞20%的主效QTLs有6个，分别是qwsc1-1(2)-1、qwsc10-1(2)-2、qwsc14-1(2)-3、qst3-1(2)-5、qcf1-1(2)-3和qcf8-1(2)-2。本研究明确了各稳定QTLs的分子标记位点和遗传效应，为深入开展冰草3个品质性状QTL的精细定位及分子标记辅助育种等研究奠定了基础。

• 大麦EMS突变体库构建和突变体筛选

  栾海业，徐肖，陶红，臧慧，张英虎，乔海龙，杨红燕，陈健，陈和，沈会权

  为研究大麦重要功能基因并给大麦遗传育种提供新的种质资源，通过甲基磺酰乙酯（EMS）诱变处理优质、高抗黄花叶病大麦品种苏啤6号，从2 400个M2代株系中筛选出152个突变株系，突变频率为 6.33%。其中，幼苗习性突变株系36个，突变率为1.50%；叶部突变株系34个，突变率为1.42%；茎部突变株系33个，突变体率为1.38%；穗部突变株系22个，突变率为0.92%；成熟期和育性突变株系27个，突变率为1.13%。经过M3代验证，获得可稳定遗传的各类突变株系43个。

• 水氮运筹对新疆滴灌春小麦群体质量和产量的影响

  欧阳雪莹，蒋桂英，冉辉，彭婷

  为探明水氮运筹对滴灌春小麦群体质量和产量的影响规律，2017年和2018年在田间滴灌条件下设置1 500、3 750、6 000和8 250 m·hm-24种灌水量（分别用W1、W2、W3和W4表示）和0、225、300和375 kg·hm-24个施氮水平（分别用N0、N1、N2和N3表示），比较分析了不同水氮处理下春小麦品种（新春6号）的茎蘖数、茎蘖成穗率、LAI、粒叶比、花后干物质生产力和产量及其构成的差异。结果表明，两年中，春小麦茎蘖数、茎蘖成穗率、LAI、粒叶比、花后干物质生产力及产量在相同氮素营养条件下随灌水量的增加均呈先增后减趋势，且以W3最大；在相同水分条件下随施氮水平的提高也均呈先升后降趋势，且以N2最大。在所有处理中，W3N2处理的春小麦茎蘖数、茎蘖成穗率、LAI、粒叶比、花后干物质生产力和产量及其构成因素值均最高。因此，在本试验条件下，灌水6 000 m·hm-2和施氮300 kg·hm-2为滴灌春小麦最佳的水氮 组合。

• 新疆冬小麦不同产量水平群体特性分析

  王立红，张宏芝，王重，李剑峰，高新，时佳，焦阳，韩雪，樊哲儒，赵奇

  为探明新疆冬小麦不同产量层次群体特性与产量之间的关系，以冬小麦品种新冬41号为材料，采用不同施肥和栽培管理措施，使其形成超高产（≥9 000 kg·hm-2）、高产（7 500～9 000 kg·hm-2）、农户 （6 000～7 500 kg·hm-2）三个产量水平群体，比较分析了不同产量水平间小麦群体的特征、产量及其结构差异。结果表明，超高产、高产和农户小麦间穗数差异不显著；随着产量水平的提高，穗粒数增加，不同产量水平间均差异显著；超高产、高产小麦间千粒重差异不显著，但显著高于农户小麦。随产量水平的提升，孕穗期、开花期、灌浆期的LAI及群体叶面积持续时间、光合势、LAI增长率和生长率均逐渐增加，群体净同化率在不同产量水平间差异不显著。小麦超高产、高产栽培的关键为在获得适宜收获穗数的基础上，主攻穗粒数与千粒重的协调增加。提高穗粒数是实现超高产、缩小产量差的关键。超高产、高产小麦应在孕穗期适宜光合面积的基础上，花后维持较高的光合面积，提高生物重和籽粒重。

• 拔节期霜冻胁迫对不同小麦品种源库特性的影响

  席凯鹏，杨娜，王珂，席吉龙，席天元，张建诚，姚景珍，李永山

  为给小麦耐霜冻品种选育和抗霜冻丰产栽培提供理论依据，以半冬性偏冬性品种济麦 22、半冬性品种舜麦1718和半冬性偏春性品种西农585为材料,在拔节期(幼穗药隔期)通过移动式人工霜冻箱模拟霜冻胁迫(-5～-3 ℃,5 h）,研究霜冻胁迫对小麦源库特性的影响。结果表明，霜冻胁迫下，小麦幼穗冻伤率为31.4%～61.9%，穗粒数、穗数、千粒重和产量较对照分别降低8.4%～12.6%、3.2%～6.1%、0.8%～ 10.7%和19.7%～41.9%，耐霜冻能力表现为济麦22>舜麦1718>西农585。霜冻胁迫后，孕穗期和抽穗期各品种平均单茎叶面积分别减少15.5%和17.0%，叶面积指数分别减少19.5%和21.1%；霜冻胁迫初期光合速率下降28.5%～42.1%，孕穗后耐霜品种济麦22的光合速率提高3.6%～16.7%；叶片MDA 含量显著提高；孕穗至成熟期生长率(CGR)比对照明显降低9.6%～22.0%，其中耐霜品种济麦22生长率降幅小，净同化率和粒叶比却分别提高26.9%和11.4%。小麦籽粒直径极显著降低，籽粒蛋白质含量提高1.3%～ 11.0%，面筋强度和沉降值稳定或提高。正常生长条件下小麦源库关系属库限制型，霜冻胁迫下属源库互作型。综上，霜冻胁迫打破了小麦原来源库平衡，显著降低了小麦的库容量和源强度，选择种植抗霜冻稳产品种或通过栽培措施调节高穗粒库容量和叶源活性，可减少霜冻导致的产量损失。

• 开花期土壤水分含量对不同穗型小麦品种光合特性及产量的影响

  唐兴旺，石玉，于振文，张永丽，赵俊晔

  为明确开花期土壤含水量对不同穗型小麦品种花后光合特性及籽粒产量的调控效应，在大田条件下，以中穗型品种济麦229和大穗型品种泰山27为材料，设置3个水分处理［开花期不灌水（W0）、开花期 0~40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%（W1）和85%（W2）］，研究不同土壤水分含量对小麦光合特性和籽粒产量的影响。结果表明：（1）两个小麦品种W1处理的旗叶叶绿素相对含量和净光合速率在开花后7~35 d均显著高于W2处理，W0处理最低。（2）两品种开花后21~35 d的籽粒灌浆速率均表现为W1＞W2＞W0。（3）两品种的单位面积穗数在不同处理间均无显著差异，千粒重均表现为W1＞W2＞W0；济麦229的穗粒数表现为W2＞W1＞W0，籽粒产量表现为W1、W2＞W0；泰山27穗粒数表现为W1、W2＞W0，籽粒产量表现为W1＞W2＞W0；两品种的水分生产效率均表现为W1＞W0、W2。（4）开花后旗叶的叶绿素相对含量、净光合速率、开花后14~21 d的籽粒灌浆速率及千粒重均表现为泰山27显著高于济麦229；在W1条件下，泰山27开花后21 d的叶绿素相对含量和净光合速率比济麦229分别高9.25%和12.80%，千粒重和产量显著高于济麦229。因此，综合考虑籽粒产量和水分生产效率，泰山27为高产节水品种，且在小麦开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%可同步实现小麦高产和节水。

• 醋渣覆盖对盐渍化麦田土壤及小麦产量相关性状的影响

  余桂红，朱孔志，张鹏，卢俊，马鸿翔

  为解决目前江苏省滩涂新垦农田盐渍化、农作物生长受抑制及产量较低的问题。在小麦播种后用45 t·hm-2醋渣覆盖滩涂新垦麦田，分析醋渣覆盖对滩涂新垦麦田土壤电导率、盐度相关矿质元素和氮离子含量以及对小麦产量相关性状的影响。结果表明，在小麦幼苗期、拔节期和灌浆期，醋渣覆盖后的土壤电导率分别为 1 199.44、820.00和748.89 μS·cm-1，较未覆盖醋渣处理分别降低16.9%、36.7%和22.9%；醋渣覆盖后土壤的氯离子含量分别为104.71、63.14和58.40 mg·kg-1，较未覆盖醋渣处理分别降低23.0%、 42.9%和33.1%；醋渣覆盖后宁麦13、扬麦20和扬麦25的产量分别为2 757.69、3 326.69和3 647.13 kg·hm-2，较未覆盖醋渣处理分别增产259.9%、74.5%和43.2%。说明，醋渣覆盖能显著降低土壤电导率和土壤氯离子含量，显著提高小麦籽粒产量。此外，醋渣覆盖还能显著提高小麦的有效穗数、株高和千粒重，但不同品种间的小麦穗长、穗粒数和小穗数等存在差异。综合来看，醋渣覆盖可降低新垦滩涂农田盐渍土的盐度，促进滩涂新垦麦田小麦生长发育，提高小麦产量。

• 面筋蛋白对小麦粉理化性质及面包烘焙品质的影响

  杨剑婷，夏树凤，周琴，王笑，蔡剑，黄梅，戴廷波，姜东

  为明确不同类型小麦的面粉改良方案，为我国优质面包专用粉的生产提供理论与技术支持，以三个筋力不同的小麦品种宁麦13、扬麦16和郑麦9023为材料，通过洗面筋法提取各供试材料的湿面筋，将其冷冻干燥后按照7%、8%、9%、10%、11%的添加比例与各自面粉进行配比，对配粉的面包烘焙品质、面粉理化性质和面团流变学特性进行了测定分析。结果发现，随着面筋蛋白添加量的提高，配粉的蛋白质、湿面筋、谷蛋白大聚体（GMP）含量和沉降值逐步上升；粘度参数和面团弱化度有所下降；糊化温度和糊化时间呈上升趋势。在同一添加量下，强筋小麦的烘焙品质和面粉理化性质始终优于中筋小麦和弱筋小麦。随着面筋蛋白添加量的提高，面包体积、弹性、回复性、内聚力增大，而硬度、咀嚼性减小，感官品质得到改善。面筋蛋白添加量超过一定范围（宁麦13、扬麦16添加9% ，郑麦9023添加8%），面包品质改良效果变缓，且色泽不断加深。综上所述，适量添加面筋蛋白可改变面粉的理化性质，提高其面包烘焙品质；配粉的蛋白质含量为18%左右是最经济的面包烘焙品质改良方案。

• 阿维菌素与4种生物杀虫剂复配对麦二叉蚜的联合毒力

  苏栩，汪耿，甄丛爱，宋诚，胥燕博，贾冀鹏，张孟可，张瑶瑶，郑福林，蒋宇泰，陈锡岭，张百重

  为提高生物农药的防治效果，实现生物农药的高效使用，进而减少农药残留危害和延缓害虫抗药性，采用带虫浸渍法探讨了阿维菌素分别与多杀菌素、苦参碱、除虫菊素和鱼藤酮4种生物农药复配对麦二叉蚜的联合毒力。结果表明，阿维菌素与多杀菌素的有效成分以1∶50、1∶75、3∶100、3∶350、9∶50、 1∶200和7∶150比例复配时，均具有显著的增效作用，复配比为1∶200时，其共毒系数为277.3，毒力效果最佳，其LC50为14.493 μg·mL-1；阿维菌素与苦参碱的有效成分比为7∶270和1∶360时，其共毒系数分别为171.3和222.4，最佳配比为1∶360，其致死中浓度LC50为32.465 μg·mL-1；阿维菌素与除虫菊素的有效成分比为4∶1、3∶7和7∶3时，其共毒系数分别为196.5、188.7和224.7，最佳配比为7∶3，其LC50为0.445 μg·mL-1；阿维菌素与鱼藤酮的有效成分比为2∶35、9∶70、1∶280、1∶105和1∶630时，其共毒系数分别为188.1、189.2、257.4、224.8和286.6，最佳配比为1∶630，其LC50为22.017 μg·mL-1。因此，阿维菌素与不同生物杀虫剂以增效显著的配比混配使用，可为麦二叉蚜的有效防治和农药的减量使用提供一定的依据。

• 禾谷镰刀菌 Tri8基因敲除及产毒类型分析

  李添梦,胡小平，杜光源，范三红

  禾谷镰刀菌（F.graminearum）产生的单端孢霉烯族毒素会污染小麦籽粒，给人类及家畜健康带来严重威胁。 Tri8基因编码一种分泌型乙酰转移酶，催化毒素前体双乙酰DON（3,15-diAcDON）脱去一个乙酰基，形成3-乙酰DON（3-AcDON）或15-乙酰DON（15-AcDON）。本研究利用重叠PCR及无缝克隆技术构建了 Tri8基因敲除载体pOSCAR-△ Tri8，通过农杆菌介导的遗传转化方法筛选获得 Tri8基因敲除菌株PH-1-△ Tri8，最后利用液质联用仪对原始菌株和PH-1-△ Tri8菌株中的毒素类型进行分析。结果表明，对照菌株毒素以DON为主，未检测到3,15-diAcDON，而突变菌种毒素以3-AcDON和15-AcDON为主，并出现一定数量的3,15-diAcDON。本研究为后续3,15-diAcDON标准品的制备及利用，以及Tri8蛋白结构和体外功能研究奠定了基础。